KR101902611B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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    • H01L2224/48477—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
    • H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
    • H01L2224/48479—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball on the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48639—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48644—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48647—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48655—Nickel (Ni) as principal constituent
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    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48663—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/48664—Palladium (Pd) as principal constituent
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48663—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/48669—Platinum (Pt) as principal constituent
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
    • H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48817—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48824—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
    • H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48839—Silver (Ag) as principal constituent
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Abstract

내습성 및 고온 보관 특성이 우수한 반도체 장치를 제공한다. 반도체 장치는, 기판으로서, 다이 패드부와 이너 리드부를 갖는 리드 프레임을 구비하고, 다이 패드부에 탑재된 반도체 소자와, 반도체 소자에 형성된 전극 패드와, 기판에 형성된 이너 리드부와 전극 패드를 접속시키는 구리 와이어와, 반도체 소자 및 구리 와이어를 봉지하는 봉지 수지를 갖는다. 구리 와이어와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 적어도 3 ㎛ 이하의 범위에 있어서의 전극 패드의 영역이, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하고, 구리 와이어 중의 황 함유량이 구리 와이어 전체에 대해 15 ppm 이상 100 ppm 이하이다.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 금 와이어를 대신하는 본딩 와이어로서 구리 와이어가 제안되어 있다.
일반적으로 구리 와이어의 원료가 되는 구리는 불순물을 제거하고 정제시켜 사용된다. 그러나, 이와 같은 고순도 구리는, 와이어로 가공될 때나 구리 와이어로 가공된 후에 있어서 산화되기 쉽다는 문제가 있었다. 그 때문에, 구리 와이어를 사용한 본딩은 불량을 일으키기 쉽고, 특히 고온에서 보관한 경우에 열화되기 쉬운 경향이 있었다.
구리 와이어 본딩을 사용한 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.
특허문헌 1 에는, 반도체 소자의 전극과 리드를 구리의 본딩 와이어로 접속 도출한 반도체 장치에 있어서, 와이어와 전극의 접합 계면에 구리-알루미늄계 금속간 화합물이 형성되어 있는 반도체 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1 의 기재에 의하면, 구리 볼과 알루미늄 전극의 계면에 CuAl2 층을 형성시킴으로써, 구리 볼과 전극이 밀착된 상태가 되기 때문에, 내식성 등의 면에서 신뢰성이 향상된다고 되어 있다.
일본 공개특허공보 소62-265729호
그러나, 구리 와이어와 알루미늄 패드의 접합부를 더욱 열처리함으로써, 구리 와이어로부터 CuAl2 층으로 Cu 가 확산되어, CuAl2 보다 Cu 조성비가 높은 합금층이 형성된다. 본 발명자의 지견에 의하면, CuAl2 보다 Cu 조성비가 높은 합금층은, 할로겐에 의한 부식을 받기 쉽고, 단선되기 쉬운 것이 분명해졌다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 구리 와이어와 전극 패드의 접속 신뢰성을 향상시켜, 내습성 및 고온 보관 특성을 높이는 것에 있다.
본 발명에 의하면,
기판에 탑재된 반도체 소자와,
상기 반도체 소자에 형성된 전극 패드와,
상기 기판에 형성된 접속 단자와 상기 전극 패드를 접속시키는 구리 와이어와,
상기 반도체 소자 및 상기 구리 와이어를 봉지하는 봉지 수지를 갖고,
상기 구리 와이어와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 적어도 3 ㎛ 이하의 범위에 있어서의 상기 전극 패드의 영역이, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하고,
상기 구리 와이어 중의 황 함유량이, 상기 구리 와이어 전체에 대해 15 ppm 이상 100 ppm 이하인 반도체 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 구리 와이어와 전극 패드의 접속 신뢰성을 향상시켜, 내습성 및 고온 보관 특성이 우수한 반도체 장치가 제공된다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 반도체 장치를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 반도체 장치 (10) 를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 반도체 장치 (10) 는, 기판으로서, 다이 패드부 (3a) 와 이너 리드부 (3b) 를 갖는 리드 프레임 (3) 을 구비하고, 다이 패드부 (3a) 에 탑재된 반도체 소자 (1) 와, 반도체 소자 (1) 에 형성된 전극 패드 (6) 와, 기판에 형성된 접속 단자 (이너 리드부 (3b)) 와 전극 패드 (6) 를 접속시키는 구리 와이어 (4) 와, 반도체 소자 (1) 및 구리 와이어 (4) 를 봉지하는 봉지 수지 (5) 를 갖는다.
반도체 소자 (1) 로는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 집적 회로, 대규모 집적 회로, 고체 촬상 소자 등을 들 수 있다.
리드 프레임 (3) 으로는 특별히 제한은 없고, 리드 프레임 (3) 대신에 회로 기판을 사용해도 된다. 구체적으로는, 듀얼·인라인·패키지 (DIP), 플라스틱·리드 부착 칩·캐리어 (PLCC), 콰드·플랫·패키지 (QFP), 로우·프로파일·콰드·플랫·패키지 (LQFP), 스몰·아우트라인·J 리드·패키지 (SOJ), 박형 스몰·아우트라인·패키지 (TSOP), 박형 콰드·플랫·패키지 (TQFP), 테이프·캐리어·패키지 (TCP), 볼·그리드·어레이 (BGA), 칩·사이즈·패키지 (CSP), 콰드·플랫·논레디드·패키지 (QFN), 스몰 아우트라인·논레디드·패키지 (SON), 리드 프레임·BGA (LF-BGA), 몰드·어레이·패키지 타입의 BGA (MAP-BGA) 등의 종래 공지된 반도체 장치에 사용되는 리드 프레임 또는 회로 기판을 사용할 수 있다.
반도체 소자 (1) 는, 복수의 반도체 소자가 적층된 것이어도 된다. 이 경우, 1 단째의 반도체 소자는 필름 접착제, 열 경화성 접착제 등의 다이 본드재 경화체 (2) 를 개재하여 다이 패드부 (3a) 에 접착된다. 2 단째 이후의 반도체 소자는 절연성 필름 접착제 등에 의해 순차적으로 적층시킬 수 있다. 그리고, 각 층의 적절한 장소에, 미리 전공정에서 전극 패드 (6) 가 형성되어 있다.
본 발명에서는, 구리 와이어 (4) 와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 떨어져 있는 전극 패드 (6) 의 영역이, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하는 것이면 된다. 여기서, 「접합면」이란, 전극 패드를 형성한 후 전극 패드 표면에 자연스럽게 생성되는 산화막이나 의도적으로 형성한 보호막은 본 발명의 접합면의 개념에 포함되지 않고, 본딩시에 와이어와 실질적으로 도통을 취하는 것을 목적으로 하여 형성한 전극 패드 표면을 의미한다. 또 전극 패드 (6) 의 「깊이 방향」이란, 구리 와이어 (4) 와 전극 패드 (6) 의 접합면에 대해 수직 방향으로 구리 와이어 (4) 로부터 멀어지는 방향을 말한다.
「구리 와이어 (4) 와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 적어도 3 ㎛ 이하의 범위」란, 전극 패드 (6) 의 두께가 3 ㎛ 미만인 경우에는, 전극 패드 (6) 전체를 나타내고, 전극 패드 (6) 의 두께가 3 ㎛ 이상인 경우에는, 구리 와이어 (4) 와의 접합면으로부터 깊이 3 ㎛ 까지의 영역을 나타낸다. 또, 전극 패드 (6) 의 표면이 Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유해도 된다. 전극 패드 (6) 에는, 적어도 구리 와이어 (4) 와 접합되는 표면으로부터 깊이 방향으로 3 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎚ 이상 3 ㎛ 이하의 영역이, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하는 것이 사용되지만, 전극 패드 (6) 전체가 Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 「Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유한다」란, 전극 패드 (6) 의 일정한 영역 중의 「Al 보다 이온화 경향이 작은 금속」의 함유량이 90 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 95 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 전극 패드 (6) 중의 Al 보다 이온화 경향이 작은 금속의 함유량은, 전극 패드 (6) 전체에 대해 90 질량％ 이상이 바람직하고, 98 질량％ 이상이 보다 바람직하며, 99.5 질량％ 이상이 더욱 바람직하다.
Al 보다 이온화 경향이 작은 금속은, 니켈, 금, 팔라듐, 은, 구리 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 금, 팔라듐 및 구리로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 보다 바람직하다. 이들은 1 종이어도 되고, 2 종 이상 선택해도 된다.
전극 패드 (6) 는, 예를 들어 일반적인 티탄계 배리어층을 형성하고, 추가로 Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 증착, 스퍼터링, 전해 도금, 무전해 도금 등, 종래의 반도체 소자용 Al 패드의 형성 방법 등을 적용함으로써 제작할 수 있다.
전극 패드 (6) 중의 Al 보다 이온화 경향이 작은 금속 성분 이외의 성분으로는, 상기 패드 형성 공정에서 채용되는 증착, 스퍼터링, 전해 도금, 무전해 도금 등에서 불가피적으로 혼입되는 불순물은 허용된다.
또, 본 발명의 전극 패드 (6) 는 상기와 같이 구리 와이어 (4) 와 접합되는 표면으로부터 적어도 3 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎚ 이상 3 ㎛ 이하의 깊이 방향의 영역이, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 상기 바람직한 범위 함유하고 있으면 되는데, 전극 패드 (6) 는, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속 1 층으로 형성되어 있어도 되고, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속층으로 피복된, 1 층 또는 복수 층으로 이루어지는 금속층이어도 된다. 예를 들어, 전극 패드 (6) 는, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속층으로 피복된 Al 패드여도 된다. 또한, 「피복」이란, 연속이어도 되고 일부여도 된다.
「구리 와이어 (4) 와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 적어도 3 ㎛ 이하의 범위에 있어서의 전극 패드 (6) 의 영역이, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유한다」란, 당해 전극 패드 (6) 의 영역 중의 적어도 일부에 있어서, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속을 주성분으로서 함유하는 것을 의미하고, 영역 전체에 한정되지 않는다.
구리 와이어 (4) 는, 리드 프레임 (3) 과, 리드 프레임 (3) 의 다이 패드부 (3a) 에 탑재된 반도체 소자 (1) 를 전기적으로 접속시키기 위해서 사용된다. 구리 와이어 (4) 의 표면에는, 자연적으로 또는 프로세스상 불가피적으로 산화막이 형성되어 있다. 본 발명에 있어서, 구리 와이어 (4) 란, 이와 같이 와이어 표면에 형성된 산화막을 구비하는 것도 포함된다.
구리 와이어 (4) 의 와이어 직경은 30 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 25 ㎛ 이하이며 또한 15 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이 범위이면 구리 와이어 선단의 볼 형상이 안정되어, 접합 부분의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 구리 와이어 자체의 경도에 의해 와이어 흐름을 저감시키는 것이 가능해진다.
구리 와이어 (4) 중의 구리의 함유량은, 구리 와이어 (4) 로부터 황 및 염소를 제외한 구리 와이어 (4) 전체에 대해 99.9 ∼ 100 질량％ 인 것이 바람직하고, 99.99 ∼ 99.999 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
구리 와이어 (4) 는, 심선 (芯線) 인 구리에 Ba, Ca, Sr, Be, Al 또는 희토류 금속을 0.001 질량％ ∼ 0.1 질량％ 도프함으로써 더욱 접합 강도를 개선할 수 있다.
구리 와이어 (4) 와 전극 패드 (6) 의 접합부에 있어서, 구리 와이어 (4) 의 선단에는 구리 볼 (4a) 이 형성되어 있다.
구리 와이어 (4) 중의 황 함유량은, 구리 와이어 (4) 전체에 대해, 원료가 되는 구리의 번잡한 정제 공정을 필요로 하지 않으면서, 산화를 억제하여 양호한 와이어 본딩을 실시하는 관점에서, 15 ppm 이상이 바람직하고, 20 ppm 이상이 보다 바람직하다. 한편, 접합면의 부식을 억제하여 실용적이며 또한 양호한 접속성을 얻는 관점에서, 황 함유량은, 구리 와이어 (4) 전체에 대해 100 ppm 이하인 것이 바람직하고, 80 ppm 이하 함유량이 보다 바람직하다. 황 함유량을 15 ppm 이상 100 ppm 이하, 보다 바람직하게는 20 ppm 이상 80 ppm 이하의 범위로 함으로써, 반도체 장치의 고온 보관 특성을 향상시킬 수 있다.
구리 와이어 (4) 중의 염소 함유량은, 구리 와이어 (4) 전체에 대해, 원료가 되는 구리의 번잡한 정제 공정을 필요로 하지 않으면서, 산화를 억제하여 양호한 와이어 본딩을 실시하는 관점에서, 5 ppm 이상이 바람직하고, 10 ppm 이상이 보다 바람직하다. 한편, 접합면의 부식을 억제하여 실용적이며 또한 양호한 접속성을 얻는 관점에서, 염소 함유량은, 구리 와이어 (4) 전체에 대해 100 ppm 이하인 것이 바람직하고, 80 ppm 이하 함유량이 보다 바람직하다. 염소 함유량을 5 ppm 이상 100 ppm 이하, 보다 바람직하게는 10 ppm 이상 80 ppm 이하의 범위로 함으로써, 반도체 장치의 고온 보관 특성을 향상시킬 수 있다.
봉지 수지 (5) 는 경화성 수지의 경화체로, 구체적으로는, (A) 에폭시 수지 및 (B) 경화제를 함유하는 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 것인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 전극 패드 (6) 와 구리 와이어 (4) 의 접합면이 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속으로 이루어지기 때문에, 봉지 수지 (5) 중의 염화물 (Cl) 이온 농도에 상관없이, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 봉지 수지 (5) 중의 Cl 이온 농도는 500 ppm 이하인 것이 바람직하고, 10 ∼ 300 ppm 이 보다 바람직하며, 20 ∼ 250 ppm 의 범위이면 더욱 바람직하다.
봉지 수지 (5) 중의 Cl 이온 농도는, 예를 들어 경화물인 봉지 수지 (5) 를 미분쇄하고, 5 g 의 분쇄품에 50 ㎖ 의 증류수를 첨가하여, 125 ℃ 20 시간의 처리를 실시하고, 처리 후의 상청액을 이온 크로마토그래프 분석함으로써 정량할 수 있다.
또, 다른 예로서 봉지 수지 (5) 를 형성하기 전의 에폭시 수지 조성물을, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 7.5 ㎫, 경화 시간 2 분 동안 저압 트랜스퍼 성형기를 사용하여 50 ㎜φ × 3 ㎜ 의 시험편을 성형하고, 175 ℃, 8 시간의 후경화함으로써 경화시킨 것을 사용하여 미분쇄한 후, 동일하게 측정하는 것에 의해서도 봉지 수지 (5) 중의 Cl 이온 농도를 측정할 수 있다.
(A) 에폭시 수지로는, 1 분자 내에 에폭시기를 2 개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반이며, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 테트라메틸 비스페놀 F 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지；페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지；트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지；페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 등의 아르알킬형 에폭시 수지；디하이드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 디하이드록시나프탈렌의 2 량체를 글리시딜에테르화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지；트리글리시딜이소시아누레이트, 모노알릴디글리시딜이소시아누레이트 등의 트리아진핵 함유 에폭시 수지；디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교 (有橋) 고리형 탄화수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지를 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상을 병용해도 된다.
또한, 상기 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 테트라메틸 비스페놀 F 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지는 결정성을 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 에폭시 수지 (A) 로서, 하기 식 (1) 로 나타내는 에폭시 수지, 하기 식 (2) 로 나타내는 에폭시 수지, 및, 하기 식 (3) 으로 나타내는 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014098602194-pct00001
[식 (1) 중, Ar1 은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar1 이 나프틸렌기인 경우, 글리시딜에테르기는 α 위치, β 위치의 어느 것에 결합되어 있어도 되고, Ar2 는 페닐렌기, 비페닐렌기 및 나프틸렌기 중 어느 1 개의 기를 나타내고, R5 및 R6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기를 나타내고, g 는 0 ∼ 5 의 정수이며, h 는 0 ∼ 8 의 정수이고, n3 은 중합도를 나타내고, 그 평균치는 1 ∼ 3 이다]
[화학식 2]
Figure 112014098602194-pct00002
[식 (2) 중, 복수 존재하는 R9 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 탄화수소기를 나타내고, n5 는 중합도를 나타내고, 그 평균치는 0 ∼ 4 이다]
[화학식 3]
Figure 112014098602194-pct00003
[식 (3) 중, 복수 존재하는 R10 및 R11 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 탄화수소기를 나타내고, n6 은 중합도를 나타내고, 그 평균치는 0 ∼ 4 이다]
(A) 에폭시 수지의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 3 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 5 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 8 질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 점도 상승으로 인한 와이어 끊어짐을 일으킬 우려를 줄일 수 있다. 또, 에폭시 수지 (A) 의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 18 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 13 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 11 질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 흡수율 증가에 따른 내습 신뢰성 저하 등을 일으킬 우려를 줄일 수 있다.
(B) 경화제로는, 예를 들어 중부가형의 경화제, 촉매형의 경화제, 축합형의 경화제의 3 타입으로 크게 나눌 수 있다.
중부가형의 경화제로는, 예를 들어, 디에틸렌트리아민 (DETA), 트리에틸렌테트라민 (TETA), 메타자일렌디아민 (MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐메탄 (DDM), m-페닐렌디아민 (MPDA), 디아미노디페닐술폰 (DDS) 등의 방향족 폴리아민 외에, 디시안디아미드 (DICY), 유기산 디하이드라지드 등을 함유하는 폴리아민 화합물；헥사하이드로 무수 프탈산 (HHPA), 메틸테트라하이드로 무수 프탈산 (MTHPA) 등의 지환족 산 무수물, 무수 트리멜리트산 (TMA), 무수 피로멜리트산 (PMDA), 벤조페논테트라카르복실산 (BTDA) 등의 방향족 산 무수물 등을 함유하는 산 무수물；노볼락형 페놀 수지, 폴리비닐페놀 등의 페놀 수지계 경화제；폴리술파이드, 티오에스테르, 티오에테르 등의 폴리메르캅탄 화합물；이소시아네이트 프레폴리머, 블록화 이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물；카르복실산 함유 폴리에스테르 수지 등의 유기산류 등을 들 수 있다.
촉매형의 경화제로는, 예를 들어, 벤질디메틸아민 (BDMA), 2,4,6-트리스디메틸아미노메틸페놀 (DMP-30) 등의 3 급 아민 화합물；2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 (EMI24) 등의 이미다졸 화합물；BF3 착물 등의 루이스산 등을 들 수 있다.
축합형의 경화제로는, 예를 들어, 레조르형 페놀 수지；메틸올기 함유 우레아 수지와 같은 우레아 수지；메틸올기 함유 멜라민 수지와 같은 멜라민 수지 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 보존 안정성 등의 밸런스 면에서 페놀 수지계 경화제가 바람직하다. 페놀 수지계 경화제는, 1 분자 내에 페놀성 수산기를 2 개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반이며, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 등의 노볼락형 수지；트리페놀메탄형 페놀 수지 등의 다관능형 페놀 수지；테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지；페닐렌 골격 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 나프톨아르알킬 수지 등의 아르알킬형 수지；비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물 등을 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상을 병용해도 된다.
바람직하게는, (B) 경화제로서, 하기 식 (4) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 경화제를 사용할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112014098602194-pct00004
[식 (4) 중, Ar3 은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar3 이 나프틸렌기인 경우, 수산기는 α 위치, β 위치의 어느 것에 결합되어 있어도 되고, Ar4 는 페닐렌기, 비페닐렌기 및 나프틸렌기 중 어느 1 개의 기를 나타내고, R7 및 R8 은 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기를 나타내고, i 는 0 ∼ 5 의 정수이며, j 는 0 ∼ 8 의 정수이고, n4 는 중합도를 나타내고, 그 평균치는 1 ∼ 3 이다]
(B) 경화제의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 중에 2 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 3 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 6 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 충분한 유동성을 얻을 수 있다. 또, (B) 경화제의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 중에 15 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 11 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 8 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 흡수율 증가에 따른 내습 신뢰성 저하 등을 일으킬 우려를 줄일 수 있다.
또, (B) 경화제로서 페놀 수지계 경화제를 사용하는 경우에 있어서의 에폭시 수지와 페놀 수지계 경화제의 배합 비율로는, 전체 에폭시 수지의 에폭시기수 (EP) 와 전체 페놀 수지계 경화제의 페놀성 수산기수 (OH) 의 당량비 (EP)/(OH) 가 0.8 ∼ 1.3 인 것이 바람직하다. 당량비가 이 범위이면, 에폭시 수지 조성물의 경화성 저하, 또는 수지 경화물의 물성 저하 등을 일으킬 우려가 적다.
또, 봉지 수지 (5) 를 형성하는 에폭시 수지 조성물에는, (C) 충전재, 및 필요에 따라 (D) 중화제나 (E) 경화 촉진제를 함유하고 있어도 된다.
(C) 충전재로는, 일반적인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 용융 구상 실리카, 용융 파쇄 실리카, 결정 실리카, 탤크, 알루미나, 티탄 화이트, 질화규소 등의 무기 충전재, 오르가노 실리콘 파우더, 폴리에틸렌 파우더 등의 유기 충전재를 들 수 있고 , 그 중에서도 용융 구상 실리카가 특히 바람직하다. 이들 충전재는 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 상관없다. 또, (C) 충전재의 형상으로는, 에폭시 수지 조성물의 용융 점도의 상승을 억제하고, 더욱 충전재의 함유량을 높이기 위해서는, 가능한 한 진구상 (眞球狀) 이며, 또한 입도 분포가 브로드한 것이 바람직하다. 또, 충전재가 커플링제에 의해 표면 처리되어 있어도 상관없다. 또한, 필요에 따라 충전재를 에폭시 수지 또는 페놀 수지 등으로 미리 처리하여 사용해도 되고, 처리 방법으로는, 용매를 사용하여 혼합한 후에 용매를 제거하는 방법이나, 직접 충전재에 첨가하고 혼합기를 사용하여 혼합 처리하는 방법 등이 있다.
(C) 충전재의 함유량은, 에폭시 수지 조성물의 충전성, 반도체 장치의 신뢰성의 관점에서, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 65 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 75 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 80 질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 저흡습성, 저열팽창성이 얻어지기 때문에 내습 신뢰성이 불충분해질 우려를 줄일 수 있다. 또, (C) 충전재의 함유량은, 성형성을 고려하면, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 93 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 91 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 86 질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 유동성이 저하되어 성형시에 충전 불량 등이 생기거나, 고점도화에 의한 반도체 장치 내의 와이어 흐름 등의 문제가 생기거나 할 우려를 줄일 수 있다.
(D) 중화제는, 에폭시 수지 조성물, 또는, 그 경화체인 봉지 수지 (5) 의 가열에 의해 발생하는 산성의 부식성 가스를 중화시키는 것을 사용할 수 있다. 이로써, 구리 와이어 (4) 와 반도체 소자 (1) 의 전극 패드 (6) 의 접합부의 부식 (산화 열화) 을 억제할 수 있다. 구체적으로는, (D) 중화제로서, 염기성 금속염, 특히 칼슘 원소를 함유하는 화합물, 알루미늄 원소를 함유하는 화합물 및 마그네슘 원소를 함유하는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용할 수 있다.
상기 칼슘 원소를 함유하는 화합물로는, 탄산칼슘, 붕산칼슘, 메타규산칼슘 등을 들 수 있고, 그 중에서도 불순물의 함유량, 내수성 및 저흡수율의 관점에서 탄산칼슘이 바람직하고, 탄산 가스 반응법에 의해 합성된 침강성 탄산칼슘이 보다 바람직하다.
상기 알루미늄 원소를 함유하는 화합물로는 수산화알루미늄, 베이마이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도 수산화알루미늄이 바람직하고, 수산화알루미늄에서는, 2 단계 바이어법으로 합성된 저소다 수산화알루미늄이 보다 바람직하다.
상기 마그네슘 원소를 함유하는 화합물로는, 하이드로탈사이트, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 등을 들 수 있고, 그 중에서도 불순물의 함유량 및 저흡수율의 관점에서, 하기 식 (5) 로 나타내는 하이드로탈사이트가 바람직하다.
MaAlb(OH)2a+3b-2c(CO3)c·mH2O (5)
[식 (5) 중, M 은 적어도 Mg 를 함유하는 금속 원소를 나타내고, a, b, c 는 각각 2 ≤ a ≤ 8, 1 ≤ b ≤ 3, 0.5 ≤ c ≤ 2 를 만족하는 수이며, m 은 0 이상의 정수이다]
구체적인 하이드로탈사이트로는, Mg6Al2(OH)16(CO3)·mH2O, Mg3ZnAl2(OH)12(CO3)·mH2O, Mg4.3Al2(OH)12.6(CO3)·mH2O 등을 들 수 있다.
(D) 중화제의 함유량으로는, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 0.01 ∼ 10 질량％ 가 바람직하다. (D) 중화제의 함유량을 0.01 질량％ 이상으로 함으로써, 중화제의 첨가 효과를 충분히 발휘시킬 수 있고, 구리 와이어 (4) 와 전극 패드 (6) 의 접합부의 부식 (산화 열화) 을 보다 확실하게 방지하여, 반도체 장치의 고온 보관 특성을 향상시킬 수 있다. 또, (D) 중화제의 함유량을 10 질량％ 이하로 함으로써, 흡습률을 저하시킬 수 있기 때문에, 내땜납 크랙성이 향상되는 경향이 있다. 특히, 부식 방지제로서 탄산칼슘이나 하이드로탈사이트를 사용한 경우에는, 상기와 동일한 관점에서, 그 함유량은, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 0.05 ∼ 2 질량％ 인 것이 바람직하다.
(E) 경화 촉진제는, 에폭시 수지의 에폭시기와 경화제 (예를 들어, 페놀 수지계 경화제의 페놀성 수산기) 의 가교 반응을 촉진시키는 것이면 되고, 일반적인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 사용하는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 디아자비시클로알켄 및 그 유도체；트리페닐포스핀, 메틸디페닐포스핀 등의 유기 포스핀류；2-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물；테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트 등의 테트라 치환 포스포늄·테트라 치환 보레이트；포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물 등을 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 상관없다.
(E) 경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 0.05 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.1 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 이렇게 함으로써, 경화성 저하를 일으킬 우려를 줄일 수 있다. 또, (E) 경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 1 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이렇게 함으로써, 유동성 저하를 일으킬 우려를 줄일 수 있다.
봉지 수지 (5) 를 형성하기 위한 에폭시 수지 조성물에는, 추가로 필요에 따라, 수산화지르코늄 등의 알루미늄 부식 방지제；산화비스무트 수화물 등의 무기 이온 교환체； γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 에폭시실란 등의 커플링제；카본 블랙, 벵갈라 등의 착색제；실리콘 고무 등의 저응력 성분；카르나우바 왁스 등의 천연 왁스, 합성 왁스, 스테아르산아연 등의 고급 지방산 및 그 금속염류 혹은 파라핀 등의 이형 제；수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕산아연, 몰리브덴산아연, 포스파겐 등의 난연제, 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 적절히 배합해도 된다.
봉지 수지 (5) 를 형성하기 위한 에폭시 수지 조성물은, 전술한 각 성분을, 예를 들어, 믹서 등을 사용하여 15 ℃ ∼ 28 ℃ 에서 혼합한 것, 추가로 그 후, 롤, 니더, 압출기 등의 혼련기로 용융 혼련하고, 냉각 후 분쇄한 것 등, 필요에 따라 적절히 분산도나 유동성 등을 조정한 것을 사용할 수 있다.
계속해서, 본 실시형태에 관련된 반도체 장치 (10) 의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
먼저, 공지된 반도체 제조 프로세스 (주로 전공정) 에 의해 본 발명의 전극 패드 (6) 의 하지층까지 형성하고, 본 발명의 전극 패드 (6) 를, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속을 증착, 스퍼터링, 무전해 도금 등, 종래의 반도체 소자용 Al 패드의 형성 방법을 적용함으로써 제작한다. 그 후 전극 패드 형성 이후의 프로세스를 실시한다. 도면의 보호막 (8) 은 SiN 등의 절연막으로부터 형성된다. 이어서, 추가로 공지된 후공정 프로세스에 의해 전극 패드 (6) 를 구비한 반도체 소자 (1) 를 리드 프레임 (3) 상의 다이 패드부 (3a) 에 설치하고, 구리 와이어 (4) 에 의해 전극 패드 (6) 와 이너 리드 (3b) 를 와이어 본딩한다.
본딩은, 예를 들어 이하의 순서로 실시한다. 먼저, 구리 와이어 (4) 의 선단에 소정 직경의 구리 볼 (4a) 을 형성한다. 이어서, 구리 볼 (4a) 을 전극 패드 (6) 상면에 대해 실질적으로 수직으로 강하시켜, 구리 볼 (4a) 과 전극 패드 (6) 를 접촉시키면서 초음파 진동을 부여한다.
이로써, 구리 볼 (4a) 의 바닥부가 전극 패드 (6) 에 접촉되어 접합면이 형성된다.
또한, 리드 프레임 (3) 의 이너 리드부 (3b) 와 반도체 소자 (1) 는, 와이어의 리버스 본드로 접합되어 있어도 된다. 리버스 본드에서는, 먼저 반도체 소자 (1) 의 전극 패드 (6) 에 구리 와이어 (4) 의 선단에 형성된 볼을 접합시키고, 구리 와이어 (4) 를 절단하여 스티치 접합용의 범프를 형성한다. 다음으로 리드 프레임 (3) 의 금속 도금된 이너 리드부 (3b) 에 대해 와이어의 선단에 형성된 볼을 접합시키고, 반도체 소자의 범프에 스티치 접합한다. 리버스 본드에서는 정 (正) 본딩보다 반도체 소자 (1) 상의 와이어 높이를 낮게 할 수 있기 때문에, 반도체 소자 (1) 의 접합 높이를 낮게 할 수 있다.
이어서, 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 종래부터의 성형 방법으로, 경화성 수지 (예를 들어, 상기 서술한 에폭시 수지 조성물) 를 경화 성형하고, 반도체 소자 (1), 구리 와이어 (4) 및 이너 리드 (3b) 를 봉지하고, 80 ℃ ∼ 200 ℃ 정도의 온도에서 10 분 ∼ 24 시간 정도의 시간을 들여 후경화를 실시한다. 후경화는, 150 ℃ ∼ 200 ℃ 에서 2 ∼ 16 시간 실시하는 것이 보다 바람직하다. 그 후, 봉지 수지 (5) 에 의해 봉지된 반도체 소자 (1) 는 전자 기기 등에 탑재할 수 있다.
이와 같이 제조된 반도체 장치에 의하면, 제조 프로세스나 사용시에 구리 와이어 (4) 와 전극 패드 (6) 의 접합부에 열이 가해져도, 구리 볼 (4a) 로부터 Cu 가 확산되지 않기 때문에, 구리 와이어 (4) 와 전극 패드 (6) 의 접합부에 부식성이 높은 CuAl 합금층이 형성되지 않는다. 또, 구리 와이어 (4) 는, 황 함유량이 구리 와이어 (4) 전체에 대해 15 ppm 이상 100 ppm 이하로 되어 있기 때문에, 산화 및 부식이 억제되어 있다. 따라서, 내습성 및 고온 보관 특성이 우수한 반도체 장치가 제공된다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 서술하였지만, 이들은 본 발명의 예시로, 상기 이외의 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 ∼ 4
표 1 에 나타내는 각 성분을 믹서를 사용하여 15 ∼ 28 ℃ 에서 혼합하고, 이어서 70 ℃ ∼ 100 ℃ 에서 롤 혼련하였다. 냉각 후, 분쇄하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 또한, 표 1 중, 각 성분의 자세한 것은 하기와 같다. 또, 표 1 중의 단위는 질량％ 이다.
＜(A) 에폭시 수지＞
EP-BA：NC3000P, 닛폰 화약 주식회사 제조, 에폭시 당량 276, Cl 이온 농도 280 ppm
EP-BA2：NC3000 (고염소), 닛폰 화약 주식회사 제조, 에폭시 당량 275, Cl 이온 농도 6680 ppm
＜(B) 경화제＞
HD-BA：MEH-7851SS, 메이와 화성 주식회사 제조, 수산기 당량 203
＜(C) 충전재＞
용융 구상 실리카：FB-820, 덴키 화학 공업 주식회사 제조, 평균 입경 26.5 ㎛, 105 ㎛ 이상의 입자 1 ％ 이하
＜(D) 중화제＞
하이드로탈사이트：DHT-4A (등록 상표) (상기 식 (5) 에 있어서, a 가 4.3 이고, b 가 2 이며, c 가 1 인 하이드로탈사이트, 쿄와 화학 공업 주식회사 제조)
＜(E) 경화 촉진제＞
트리페닐포스핀 (TPP), 홋코 화학 공업 주식회사 제조
＜그 밖의 성분＞
커플링제：에폭시실란
착색제：카본 블랙
이형제：카르나우바 왁스
Figure 112014098602194-pct00005
제조예 1 ∼ 4 에서 얻어진 에폭시 수지 조성물의 물성을 이하의 방법에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
＜스파이럴 플로우 (SF)＞
저압 트랜스퍼 성형기 (코타키 세이키 주식회사 제조 「KTS-15」) 를 사용하여, EMMI-1-66 에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 경화 시간 120 초의 조건에서 제조예 1 ∼ 4 의 에폭시 수지 조성물을 각각 주입하고, 유동 길이 (단위：㎝) 를 측정하였다.
＜겔 타임 (GT)＞
175 ℃ 로 가열한 열판 상에서 제조예 1 ∼ 4 의 에폭시 수지 조성물을 각각 용융 후, 주걱으로 반죽하면서 경화될 때까지의 시간을 측정하였다.
＜염화물 이온 (Cl) 농도의 측정＞
금형 온도 175 ℃, 주입 압력 7.5 ㎫, 경화 시간 2 분 동안 저압 트랜스퍼 성형기 (코타키 세이키 주식회사 제조 「KTS-15」) 를 사용하여 50 ㎜φ × 3 ㎜ 의 시험편을 성형하였다. 175 ℃, 8 시간의 후경화 후에 미분쇄하고, 5 g 의 분쇄품에 50 ㎖ 의 증류수를 첨가하고, 테플론 (등록 상표) 라이닝한 용기에 넣어 125 ℃ 20 시간의 처리를 실시하고, 처리 후의 상청액을 이온 크로마토그래프 분석에 의해 Cl 이온의 정량을 실시하였다.
실시예 1 ∼ 8, 비교예 1 ∼ 3
표 2 에 나타내는 전극 패드를 구비하는 TEG (TEST ELEMENT GROUP) 칩 (3.5 ㎜ × 3.5 ㎜) 을 352 핀 BGA (기판은 두께 0.56 ㎜, 비스말레이미드·트리아진 수지/유리 클로스 기판, 패키지 사이즈는 30 ㎜ × 30 ㎜, 두께 1.17 ㎜) 의 다이 패드부에 접착시키고, TEG 칩의 전극 패드와 기판의 전극 패드를 데이지 체인 접속이 되도록, 구리 와이어 a (구리 순도 99.99 질량％, 직경 25 ㎛) 를 사용하여 와이어 피치 80 ㎛ 로 와이어 본딩하였다. 이것을, 저압 트랜스퍼 성형기 (TOWA 제조 「Y 시리즈」) 를 사용하여, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 경화 시간 2 분의 조건에서, 표 2 에 나타내는 바와 같이 제조예 1 ∼ 4 의 어느 에폭시 수지 조성물을 사용하여 봉지 성형하여, 352 핀 BGA 패키지를 제작하였다. 이 패키지를 175 ℃, 4 시간의 조건에서 후경화한 후, 반도체 장치를 얻었다.
한편, 표 2 중, 전극 패드의 자세한 것은 하기와 같다.
Au：Au 순도 99.9 질량％ 의 금 패드 (두께 1 ㎛)
Cu：Cu 순도 99.9 질량％ 의 구리 패드 (두께 1 ㎛)
Al：Al 순도 99.9 질량％ 의 알루미늄 패드 (두께 1 ㎛)
상기 구리 와이어 a (구리 순도 99.99 질량％, 직경 25 ㎛) 의 자세한 것은 하기와 같다.
·구리 와이어 a
황 농도 (ppm) 19 ppm
염소 농도 (ppm) 15 ppm
비교예 4
상기 구리 와이어 a 대신에, 하기의 구리 와이어 b 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 반도체 장치를 얻었다.
·구리 와이어 b
황 농도 (ppm) 1 ppm 미만
염소 농도 (ppm) 1 ppm 미만
또, 구리 와이어 중의 황 농도, 염소 농도는, 글로우 방전 질량 분석으로 측정하였다.
＜TEM 분석＞
실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 4 의 반도체 장치에 대해, 175 ℃ 16 시간 대기 중에서 가열한 후, 구리 와이어와 전극 패드의 접합부의 구조를 투과형 전자 현미경 (TEM) 으로 해석하였다.
실시예 1 ∼ 8 의 반도체 장치에서는, 구리 와이어와 전극 패드의 접합면은 실시예 1 ∼ 4 에서는 금으로 이루어지고, 실시예 5 ∼ 8 에서는 구리로 이루어지는 것으로, 실시예 1 ∼ 8 에서는 구리 와이어와 전극 패드 사이에 CuAl 합금층이 형성되어 있지 않고, Al 보다 이온화 경향이 작은 금속과 Cu 의 합금이 형성되어 있거나, 합금층의 형성이 관찰되지 않았다. 이에 반해, 비교예 1 ∼ 3 의 반도체 장치에서는, 구리 와이어와 알루미늄 패드 사이에 CuAl 합금층이 형성되어 있었다. 이 CuAl 합금층은 Cu9Al4 등의 부식되기 쉬운 합금층을 형성하기 때문에 신뢰성이 저하될 가능성을 갖는 것이다.
또 비교예 4 는 구리 와이어 중의 황 함유량이 다른 비교예보다 적은 것으로, 비교예 1 ∼ 3 과는 거동이 상이하지만, 실시예보다 반도체 장치의 신뢰성이 열등한 결과가 되었다.
＜내습성 및 고온 보관 특성＞
실시예 1 ∼ 8, 비교예 1 ∼ 4 의 반도체 장치에 대해 반도체 장치의 HAST (불포화 내습성 시험) 및 HTSL (고온 보관 시험) 을 실시하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
구체적으로는, HAST 는 IEC68-2-66 에 준거하여 실시하였다. 시험 조건은, 온도를 130 ℃ 또는 140 ℃ 로 하고, 85 ％ RH, 인가 전압 20 V, 96 시간의 처리를 실시하고, 10 개의 패키지에 있어서의 불량 발생 개수를 조사하였다.
또, HTSL 은, 온도를 175 ℃ 로 하여, 1000 시간 처리를 실시하고, 10 개의 패키지에 있어서의 불량 발생 개수를 조사하였다.
또한, HAST 및 HTSL 에 있어서 불량 판정은, 제작한 패키지 10 개를 사용하여 평가하고, 초기 저항에 대한 처리 후의 저항값이 1.2 배를 초과한 패키지의 개수를 카운트하였다.
Figure 112014098602194-pct00006
실시예 1 ∼ 8 에서 나타내는 바와 같이, 황 농도 19 ppm, 염소 농도 15 ppm의 구리 와이어를 사용하고, 이온화 경향이 Al 보다 작은 금속으로 이루어지는 패드에서는, 고온 내습 특성이 우수하고, 특히 고온 특성에 대해서는, 봉지 수지를 형성하는 에폭시 수지 조성물의 종류에 상관없이 양호한 결과가 얻어졌다. 금 패드는, Cl 이온 농도를 200 ppm 이상 함유하는 에폭시 수지 조성물에 의해 봉지 수지를 형성시켜도, 내습성 및 고온 보관 특성이 우수한 반도체 장치가 얻어져 특히 우수하였다.
이 출원은, 2012년 3월 23일에 출원된 일본 특허출원 특원2012-068100호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두를 여기에 도입한다.

Claims (5)

  1. 기판에 탑재된 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자에 형성된 전극 패드와,
    상기 기판에 형성된 접속 단자와 상기 전극 패드를 접속시키는 구리 와이어와,
    상기 반도체 소자 및 상기 구리 와이어를 봉지하는 봉지 수지를 갖고,
    상기 구리 와이어와의 접합면으로부터 깊이 방향으로 3 ㎛ 이하의 범위에 있어서의 상기 전극 패드의 영역이, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 금속을 함유하고,
    상기 구리 와이어 중의 황 함유량이, 상기 구리 와이어 전체에 대해 15 ppm 이상 100 ppm 이하이고,
    상기 구리 와이어 중의 염소 함유량이, 상기 구리 와이어 전체에 대해 5 ppm 이상 100 ppm 이하인, 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 패드는, 알루미늄보다 이온화 경향이 작은 상기 금속을 함유하는, 반도체 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    알루미늄보다 이온화 경향이 작은 상기 금속이 니켈, 금, 팔라듐, 은, 구리 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는, 반도체 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판이 리드 프레임 또는 회로 기판인, 반도체 장치.
  5. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6605190B2 (ja) * 2014-05-28 2019-11-13 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物、および半導体装置
JP6420721B2 (ja) * 2014-07-09 2018-11-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6855804B2 (ja) * 2017-01-17 2021-04-07 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6869920B2 (ja) * 2018-04-02 2021-05-12 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤおよびその製造方法、ならびにボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤを使用した半導体装置およびその製造方法
US11538741B2 (en) * 2020-02-17 2022-12-27 Texas Instruments Incorporated Multi-chip module leadless package

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003745A (ja) 2009-06-18 2011-01-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Ｃｕボンディングワイヤ
WO2011070739A1 (ja) 2009-12-07 2011-06-16 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、その硬化体及び半導体装置
WO2011093038A1 (ja) 2010-01-27 2011-08-04 住友ベークライト株式会社 半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62265729A (ja) 1986-05-14 1987-11-18 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH0786325A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Hitachi Cable Ltd 電子機器用銅線
JP2004064033A (ja) 2001-10-23 2004-02-26 Sumitomo Electric Wintec Inc ボンディングワイヤー
US20040245320A1 (en) 2001-10-23 2004-12-09 Mesato Fukagaya Bonding wire
JP2009059962A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 半導体パッケージ
JP5470806B2 (ja) * 2007-11-29 2014-04-16 住友ベークライト株式会社 半導体装置並びに封止用エポキシ樹脂組成物及びその製造方法
WO2010041651A1 (ja) * 2008-10-10 2010-04-15 住友ベークライト株式会社 半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003745A (ja) 2009-06-18 2011-01-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Ｃｕボンディングワイヤ
WO2011070739A1 (ja) 2009-12-07 2011-06-16 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、その硬化体及び半導体装置
WO2011093038A1 (ja) 2010-01-27 2011-08-04 住友ベークライト株式会社 半導体装置

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